R値（断熱）

R値（単位：K⋅m2 / W ）は、建築において^、断熱層、窓、壁や天井全体などの2次元の障壁が伝導^[2]熱の流れにどれだけ抵抗するかを示す指標です。^[3] R値とは、定常状態にある障壁の暖かい表面と冷たい表面の間で1単位の熱流を維持するために必要な熱流束あたりの温度差です。したがって、この指標は、冬の暖房、夏の冷房、および全体的な快適性のためのエネルギー料金の削減に等しく関連しています。

R値は建築業界用語^[3]で、 「単位面積あたりの」熱抵抗を表します。 ^[4] SI単位系が使用される場合は、RSI 値と表記されることもあります。 ^{[5] R 値は、材料 (}ポリエチレンフォームなど ) または材料の集合 (壁や窓など) に対して与えられます。材料の場合、1 メートルあたりの R 値で表されることがよくあります。R 値は材料の層ごとに加算され、R 値が高いほど性能が向上します。

U係数またはU 値(W / (m ² ⋅K)) は、全体的な熱伝達係数であり、R 値の逆数を取ることで求められます。これは、温度勾配全体で単位面積あたりの建物要素の熱伝導率を表す特性です。^{[6]要素は通常、}建物の外皮を構成するような多くの層の材料の集合体です。これは、ワット/平方メートルケルビンで表されます。U 値が高いほど、建物の外皮の熱伝達に抵抗する能力が低くなります。U 値が低い、または逆に R 値が高い場合は通常、断熱レベルが高いことを示します。これらは、個々の材料の特性に依存するのではなく、建物要素全体の複合的な動作を予測する方法であるため、便利です。

これは技術的/構造的な価値に関係します。 $${\displaystyle R_{\text{val}}={\frac {\Delta T}{\phi _{q}}},}$$

どこ：

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$( K ⋅ m ² / W ) はR値であり、
• ${\displaystyle \Delta T}$（K）は障壁の暖かい表面と冷たい表面の間の温度差であり、
• ${\displaystyle \phi _{q}}$(W/m ² ) はバリアを通過する熱流束です。

バリアの露出面積あたりのR値は、バリアの絶対的な熱抵抗を測定します。 ^[7] $${\displaystyle {\frac {R_{\text{val}}}{A}}=R,}$$

どこ：

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$R値（m ² ⋅K⋅W ⁻¹）
• ${\displaystyle A}$バリアの露出面積（m ²）
• ${\displaystyle R}$は絶対熱抵抗（K⋅W ⁻¹）

絶対熱抵抗 は、1 単位の熱流量を維持するために必要な単位熱流量あたりの温度差を定量化します。一部の出版物では熱抵抗という用語を熱流束1 単位あたりの温度差に使用していますが、他の出版物では熱抵抗という用語を熱流量 1 単位あたりの温度差に使用しているため、混乱が生じることがあります。一部の出版物では熱流束 1 単位あたりの温度差を表すのに文字R を使用していますが、他の出版物では熱流量 1 単位あたりの温度差を表すのに文字R を使用しているため、さらに混乱が生じます。この記事では、単位熱流量1 単位あたりの温度差に絶対熱抵抗という用語を使用し、単位熱流束 1 単位あたりの温度差に R 値という用語を使用します。${\displaystyle R}$

いずれにしても、R 値が大きいほど抵抗が大きくなり、バリアの断熱特性が向上します。R 値は、断熱材の有効性を説明したり、定常状態におけるアセンブリ (壁、屋根、窓など) 全体の熱の流れを分析するために使用されます。^[7]バリアを通る熱の流れは、バリアの両側の温度差によって決まり、R 値は物体がこの熱の流れにどれだけ効果的に抵抗するかを定量化します。^{[8] [9]}温度差を R 値で割り、バリアの露出表面積を掛けると、バリアを通る熱流量の合計がワットまたはBTU /時で測定されます。 $${\displaystyle \phi ={\frac {\Delta T\cdot A}{R_{\text{val}}}},}$$

どこ：

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$R値（K⋅m ² /W）であり、
• ${\displaystyle \Delta T}$バリアの暖かい表面と冷たい表面の間の温度差（K）です。
• ${\displaystyle A}$バリアの露出面積（m ^{2 ）である。}
• ${\displaystyle \phi }$バリアを通過する熱流量（W）です。

関係する材料が直接接触している高密度固体である限り、^[10] R値は加算されます。たとえば、複数の層の材料で構成されたバリアの合計R値は、個々の層のR値の合計です。^{[7] [11]}

たとえば、冬は外が 2 °C で室内が 20 °C の場合、温度差は 18 °C または 18 K になります。材料の R 値が 4 であれば、0.25 W/(°C⋅m ² ) 失われます。面積が 100 m ²の場合、失われる熱エネルギーは0.25 W/(K⋅m ² ) × 18 °C × 100 m ² = 450 Wです。床、窓、換気口などからの損失もあります。しかし、その材料だけで 450 W が外部に放出されるため、内部の温度を維持するために 450 W のヒーターを内部に設置することができます。

R値は建築業界用語^{[3]で、他の文脈では「単位面積あたりの}熱抵抗」と呼ばれているものであることに注意してください。^[4] SI（メートル法）単位が使用される場合は、RSI値と表記されることもあります。 ^{[5] [12]}

R値は、材料（ポリエチレンフォームなど）または材料の集合体（壁や窓など）に対して与えられます。材料の場合、R値は単位長さあたり（厚さ1インチあたりなど）のR値で表されることがよくあります。後者は、R値が加算されない低密度の建物断熱材の場合に誤解を招く可能性があります。つまり、インチあたりのR値は材料が厚くなっても一定ではなく、通常は減少します。^[10]

R値の単位（下記参照）は通常は明示的に示されていないため、文脈からどの単位が使用されているかを判断することが重要です。IP （インチポンド）単位^{[13]で表されるR値は、SI単位[14]}で表される場合よりも約5.68倍大きくなります。そのため、たとえば、IP単位でR-2である窓のRSIは0.35になります（2/5.68 = 0.35であるため）。R値については、米国慣用単位と帝国単位に違いはありません。

以下はすべて同じ意味です。「これはR-2の窓です」^[15] 、 「これはR2の窓です」^{[16] [5]、}「この窓のR値は2です」^[15]、「これはR = 2の窓です」^{[17] （RSI値についても同様で、「この窓は熱流に対してRSI 0.35の抵抗を提供します」 [18] [5]}という可能性もあります）。

熱伝導率で表されるように、材料が本質的に熱を伝導する能力が高いほど、R 値は低くなります。一方、材料が厚いほど、R 値は高くなります。伝導以外の熱伝達プロセス(対流と放射) が材料内の熱伝達に大きく影響する場合があります。このような場合、3 種類のプロセスすべての効果を捉える「見かけの熱伝導率」を導入し、サンプルの厚さを見かけの熱伝導率で割った値として R 値をより一般的に定義すると便利です。この一般化された R 値 (見かけの R 値とも呼ばれる) を他の量に関連付ける式は次のとおりです。 $${\displaystyle R_{\text{val}}^{\prime }={\frac {\Delta x}{k^{\prime }}}={\frac {1}{U_{\text{val}}}}=\Delta x\cdot r^{\prime },}$$

どこ：

• ${\displaystyle R_{\text{val}}^{\prime }}$サンプルの厚さ全体にわたる見かけのR値（K / W ）であり、
• ${\displaystyle \Delta x}$はサンプルの厚さ（m ）（熱流と平行な経路で測定）、
• ${\displaystyle k^{\prime }}$は材料の見かけの熱伝導率（W /（K ⋅ m））、
• ${\displaystyle U_{\text{val}}}$材料の熱透過率またはU値（ W / K ）です。
• ${\displaystyle r^{\prime }={k^{\prime }}^{-1}}$材料の見かけの熱抵抗率（K⋅m / W ）です。

見かけの R 値は、断熱性と呼ばれる物理量を定量化します。

しかし、この一般化には代償が伴います。非導電性プロセスを含む R 値はもはや加算的ではなく、温度依存性が著しくある可能性があるからです。特に、緩い材料または多孔質材料の場合、インチあたりの R 値は一般に厚さに依存し、ほとんどの場合、厚さが増すにつれて減少します^[10]（ポリイソシアヌレート（口語ではポリイソ）は例外で、そのインチあたりの R 値は厚さとともに増加します^[19]）。同様の理由で、インチあたりの R 値は材料の温度にも依存し、通常は温度の低下とともに増加します（ポリイソシアヌレートも例外です）。公称 R-13 のグラスファイバー断熱材は、-12 °C（10 °F）では R-14 になり、43 °C（109 °F）では R-12 になる可能性があります^[20] 。それでも、建設業界では、R 値を温度とは無関係に扱うのが一般的です。^[21] R値は材料表面での放射や対流の過程を考慮していない場合があり、これはいくつかの用途では重要な要素となる可能性があることに注意してください。^[要出典]

R値は、材料またはアセンブリの熱伝達率（U係数）の逆数です。しかし、米国の建設業界では、R値が加算的であり、値が大きいほど断熱性が高くなるため、R値の使用を好んでいますが、U係数にはそのどちらも当てはまりません。^[3]

U 係数またはU値は、建物の要素が熱をどれだけよく伝導するかを表す全体的な熱伝達係数、または構造物の 1 平方メートルを通過する熱伝達率 (ワット単位) を構造全体の温度差で割ったものです。 ^[6]要素は通常、壁、床、屋根などを構成するコンポーネントの多くの層で構成されています。ワット毎平方メートルケルビン W/(m ² ⋅K) で表されます。つまり、U 値が高いほど、建物の外皮の熱性能が悪くなります。U 値が低いことは、通常、断熱レベルが高いことを示します。U 値は、個々の材料の特性に依存するのではなく、建物の要素全体の複合的な動作を予測する方法であるため、便利です。

ほとんどの国では、特定の材料（断熱材など）の特性は熱伝導率で示され、k値またはラムダ値（小文字のλ）と呼ばれることもあります。熱伝導率（k値）は材料の熱伝導能力です。したがって、k値が低いほど、断熱材として優れた材料です。発泡スチロール（EPS）のk値は約0.033 W/(m⋅K)です。^[22]比較すると、フェノールフォーム断熱材のk値は約0.018 W/(m⋅K)です。^[23]一方、木材は0.15～0.75 W/(m⋅K)の範囲で変化し、鋼鉄のk値は約50.0 W/(m⋅K)です。これらの数値は製品ごとに異なるため、英国と EU は 90/90 標準を確立しました。これは、引用された数値が 90/90 ラムダ値として記載されている限り、製品の 90% が 90% の信頼度で記載された k 値に準拠することを意味します。

UはRの逆数^[24]であり、SI単位はW/(m ² ⋅K)、US単位はBTU/(h⋅°F⋅ft ² ) である。$${\displaystyle U={\frac {1}{R}}={\frac {{\dot {Q}}_{A}}{\Delta T}}={\frac {k}{L}},}$$

ここで、は熱流束、は材料全体の温度差、kは材料の熱伝導率、Lは厚さである。文脈によっては、Uは単位表面伝導率と呼ばれることもある。^[25]${\displaystyle {\dot {Q}}_{A}}$${\displaystyle \Delta T}$

U 係数という用語は、米国とカナダでは通常、建物全体（屋根、壁、窓など^[26]）を通る熱の流れを表すために使用されます。たとえば、ASHRAE 90.1 や IECC などのエネルギーコードでは U 値が規定されています。ただし、実際には R 値が広く使用されており、断熱材、断熱層、および建物の囲い（壁、床、屋根）のほとんどの部分の熱抵抗を記述します。世界の他の地域では、窓、ドア、壁、屋根、および地面スラブを含む建物の囲い全体の要素に対して U 値/U 係数を使用するのが一般的です。^[27]

R値のSI単位（メートル法）は
      ケルビン 平方メートル/ワット（K⋅m ² /Wまたは°C⋅m ² /W）です。

一方、IP（インチポンド）単位は
      華氏度 平方フィート 時間/英国熱量単位（°F⋅ft ² ⋅h/BTU）である。^[13]

R 値については、米国単位とヤードポンド法単位に違いはないため、両方で同じ IP 単位が使用されます。

いくつかの情報源では、SI単位のR値を指すときに「RSI」を使用しています。^{[5] [12]}

IP単位で表されるR値はSI単位で表されるR値の約5.68倍です。^[14]たとえば、IPシステムでR-2のウィンドウは、2 / 5.68 ≈ 0.35であるため、RSIは約0.35です。

SI 単位系が一般的に使用されている国では、R 値も通常 SI 単位で示されます。これには、英国、オーストラリア、ニュージーランドが含まれます。

IP値は米国とカナダでは一般的に示されていますが、カナダでは通常IP値とRSI値の両方が記載されています。^[28]

通常、単位は明示的に示されていないため、どの単位が使用されているかは文脈から判断する必要があります。この点では、IP R 値は対応する SI R 値の 5.68 倍であることを覚えておくと役立ちます。

より正確には、^{[29] [30]}

      R値（IP）≈RSI値（SI）×5.678263
      RSI値（SI）≈R値（IP）×0.1761102

オーストラリア政府は、建築構造に必要な総R値は気候帯によって異なると説明している。「そのような材料には、気泡コンクリートブロック、中空発泡ポリスチレンブロック、わら俵、およびレンダリングされた押し出しポリスチレンシートが含まれます。」^[31]

ドイツでは、2009年（10月10日）にエネルギー節約に関する法律「エネルギー節約法（EnEv）」が導入され、すべての新築建物は、特定の建築材料ごとにU値の一定範囲内にとどまる能力を実証する必要があります。さらに、EnEvは、既存の構造物に部品が交換または追加された場合の各新材料の最大係数を説明しています。^[32]

米国エネルギー省は、米国の特定の地域における冷暖房の一般的なエネルギーコストと地域の気候に基づいて、R値を推奨しています。断熱材には、ロールとバット、ルースフィル、硬質フォーム、現場打ちフォームの4種類があります。ロールとバットは通常、グラスファイバーなどの繊維でできた柔軟な断熱材です。ルースフィル断熱材は、繊維またはペレットでできており、空間に吹き込む必要があります。硬質フォームは繊維よりも高価ですが、一般的に厚さあたりのR値が高いです。現場打ちフォーム断熱材は、窓の周りなどの小さな領域に吹き込んで空気の漏れを制御できますが、家全体の断熱にも使用できます。^[33]

断熱層の厚さを厚くすると、熱抵抗が増加します。たとえば、グラスファイバーの詰め物の厚さを 2 倍にすると、R 値も 2 倍になり、厚さ 110 mm の場合は2.0 m ^{2 ⋅K/W ですが、厚さ 220 mm の場合は 4.0 m 2} ⋅K/W になります。断熱層を介した熱伝達は、固定電圧の直列回路に抵抗を追加することに似ています。ただし、一部の断熱材の有効熱伝導率は厚さに依存するため、これは近似値にしか当てはまりません。乾式壁やサイディングなどの断熱材を囲む材料を追加すると、R 値はさらに増加し​​ますが、通常ははるかに小さくなります。

R 値を使用して特定の壁の熱損失を計算する場合、多くの要因が関係します。製造元の R 値は、適切に設置された断熱材にのみ適用されます。2 層の詰め物を 1 層の厚さに押し込むと、R 値は増加しますが、2 倍にはなりません (言い換えると、グラスファイバーの詰め物を圧縮すると、詰め物の R 値は減少しますが、インチあたりの R 値は増加します)。考慮すべきもう 1 つの重要な要因は、間柱と窓が、断熱材の R 値の影響を受けない平行な熱伝導経路を提供することです。このことの実際的な意味は、フレーム メンバー間に設置された断熱材の R 値を 2 倍にし、熱損失を 50% 未満に大幅に削減できるということです。壁の間柱間に設置した場合、壁の断熱材が完璧であっても、断熱材を介した伝導は排除されますが、ガラス窓や間柱などの材料を介した伝導熱損失は影響を受けません。間柱間に設置された断熱材は、建物の外壁からの空気漏れによる熱損失を軽減することはできますが、通常は完全に排除することはできません。壁の外装の外側に硬質フォーム断熱材の連続層を設置すると、スタッドを通じた熱橋が遮断され、空気の漏れ率も低下します。

R 値は、指定されたテスト条件下で断熱サンプルの熱流速度を減らす能力の尺度です。断熱材によって妨げられる熱伝達の主なモードは伝導ですが、断熱材は 3 つの熱伝達モードすべて (伝導、対流、放射) による熱損失も減らします。断熱されていない空気で満たされた空間における主な熱損失は自然対流で、これは温度による空気密度の変化によって発生します。断熱材は自然対流を大幅に遅らせるため、伝導が熱伝達の主なモードになります。多孔質断熱材は、空気を閉じ込めて対流による熱損失を大幅に減らし、伝導とわずかな放射伝達のみを残すことでこれを実現します。このような断熱材の主な役割は、断熱材の熱伝導率を、閉じ込められたよどんだ空気の熱伝導率にすることです。ただし、対流を防ぐために必要なグラスウールやフォームが静止した空気に比べて熱伝導率を高めるため、これを完全に実現することはできません。放射熱伝達は、断熱材の内側と外側の表面の間の「クリアな視界」を遮る表面を多数設けることによって、つまり可視光が多孔質材料を通過するのを遮ることによって、わずかに抑えられます。このような複数の表面は、中綿や多孔質フォームに多く見られます。放射は、アルミホイルなどの低放射率 (高反射率) の外部表面によっても最小限に抑えられます。アルゴンの熱伝導率は空気よりも低いため、特殊な密閉気孔フォーム断熱材内などで空気をアルゴンに置き換えることで、より低い熱伝導率、つまりより高い R 値を実現できます。

絶縁層を介した熱伝達は、電気抵抗に似ています。熱伝達は、抵抗が固定電位と直列に接続されていると考えることで計算できます。ただし、抵抗は熱抵抗であり、電位は材料の片側から反対側までの温度差です。各材料の熱伝達に対する抵抗は、材料の特性である特定の熱抵抗 [R 値]/[単位厚さ] (下の表を参照) とその層の厚さによって決まります。複数の層で構成された断熱バリアには、回路と同様に直列に接続された複数の熱抵抗器があります。並列に接続された抵抗器のセットと同様に、断熱性が低い窓がある断熱性の高い壁では、比例して多くの熱が (R の低い) 窓を通過し、壁に断熱材を追加しても全体の R 値はわずかにしか改善されません。したがって、壁の断熱性が最も低いセクションは、そのサイズに比べて熱伝達において最大の役割を果たします。これは、並列アレイで最も抵抗の低い抵抗器にほとんどの電流が流れるのと同様です。したがって、壁が十分に断熱されたら、窓、サービスブレーク（配線/パイプの周囲）、ドア、および壁のその他のブレークがしっかりと密閉され、断熱されていることを確認することが、構造物の断熱性を向上させる最も費用対効果の高い方法となることがよくあります。

電気回路の抵抗と同様に、グラファイトなどの抵抗要素の物理的な長さ (絶縁体の場合は厚さ) が増加すると、抵抗は直線的に増加します。つまり、層の厚さが 2 倍になると、R 値は 2 倍になり、熱伝達は半分になり、4 倍になると 4 分の 1 になります。実際には、この直線関係は、圧縮されると熱特性が変化するグラスウールや綿わたなどの圧縮可能な材料には常に当てはまるわけではありません。そのため、たとえば、屋根裏のグラスファイバー断熱材の 1 層が R-20 の熱抵抗を提供する場合、2 層目を追加しても、最初の層は 2 層目の重さで圧縮されるため、必ずしも熱抵抗が 2 倍になるわけではありません。

単位面積あたりの平均熱損失を求めるには、温度差を層の R 値で割るだけです。

家の内部が 20 °C で、屋根裏が 10 °C の場合、温度差は 10 °C (または 10 K) です。天井が RSI 2.0 (R = 2 m ^{2 ⋅K/W) に断熱されていると仮定すると、エネルギーは天井の 1 平方メートル (W/m 2 ) ごとに 10 K / (2 K⋅m 2} /W) = 5 ワットの割合で失われます。ここで使用される RSI 値は、実際の断熱層のものであり、断熱材の単位厚さあたりのものではありません。

R 値は、熱抵抗率およびその逆数である熱伝導率という固有の特性と混同しないでください。熱抵抗率の SI 単位は K⋅m/W です。熱伝導率は、材料の熱伝達がその厚さに比例すると想定しています。

多層構造のR値を計算する際には、各層のR値を加算する。^[34]

      R値_{（外気膜）} + R値_{（レンガ）} + R値_{（外装材）} + R値_{（断熱材）} + R値_{（石膏ボード）} + R値_{（内気膜）} = R値_（合計）。

壁のフレームなどの他のコンポーネントを考慮するには、まず各コンポーネントの U 値 (= 1/R 値) を計算し、次に面積加重平均 U 値を計算しま す。平均 R 値は 1/(平均 U 値) です。たとえば、面積の 10% が 4 インチの軟材 (R 値 5.6) で、90% が 2 インチのシリカ エアロゲル (R 値 20) である場合、面積加重 U 値は 0.1/5.6 + 0.9/20 ≈ 0.0629、加重 R 値は 1/0.0629 ≈ 15.9 です。

熱伝導率は、従来、単位面積、単位厚さ、単位温度差 (Δ T )あたりの材料を通る熱伝導率として定義されます。伝導率の逆数は抵抗率 (または単位厚さあたりの R) です。熱伝導率は、設置厚さと任意の Δ Tにおける単位面積を通る熱流束の速度です。

実験的には、熱伝導は、材料を 2 つの伝導プレートの間に接触させ、特定の温度勾配を維持するために必要なエネルギー流を測定することによって測定されます。

ほとんどの場合、断熱材のR値のテストは、通常約70°F（21°C）の安定した温度で、周囲の空気の動きがない状態で行われます。これらは理想的な条件であるため、断熱材の記載されているR値は、実際の使用時よりも確実に高くなります。断熱材を使用するほとんどの状況は異なる条件下にあるためです。

見かけの熱伝導率に基づく R 値の定義は、米国材料試験協会が発行した文書 C168 で提案されています。これは、伝導、放射、対流という 3 つのメカニズムすべてによって熱が伝達されることを説明しています。

R値の広告に関する米国FTC規制の改正に際し、米国断熱材業界のさまざまな分野の代表者の間で議論が続いており^[35]、問題の複雑さを物語っています。

伝導、放射、対流による加熱に抵抗する材料の特性を単一の実験モデルで同時に評価することには弱点があります。表面温度は熱伝達のモードによって異なります。

各面の空気と断熱材の表面との間の理想的な熱伝達を想定すると、断熱材の表面温度は各面の空気温度と等しくなります。

熱放射に対する表面温度は、材料の 熱放射率に依存します。光沢のある金属箔などの低放射率の表面は、放射による熱伝達を減らします。

対流により、接触する空気（またはその他の流体）の流れ特性に応じて、空気と絶縁体の表面との間の熱伝達率が変わります。

熱伝達のモードが複数ある場合、最終的な表面温度（したがって、観測されたエネルギー流束と計算された R 値）は、総エネルギー寄与が同じであっても、放射、伝導、対流の相対的な寄与に依存します。

熱エネルギーはさまざまな形や割合で到達するため、これは建築工事において重要な考慮事項です。放射熱源と伝導熱源の寄与も年間を通じて変化し、どちらも温熱快適性に大きく寄与します。

暑い季節には、太陽放射が熱取得の源として優勢になります。シュテファン・ボルツマンの法則によると、放射熱伝達は絶対温度の 4 乗 (ケルビンで測定: T [K] = T [°C] + 273.16) に関連しています。したがって、このような伝達は、目的が冷却である場合 (つまり、太陽放射によって非常に暖かい表面が生成されている場合) に最も重要になります。一方、伝導および対流熱損失モードは、涼しい月にはさらに重要な役割を果たします。このような低い周囲温度では、従来の繊維、プラスチック、およびセルロース断熱材がはるかに大きな役割を果たします。放射熱伝達コンポーネントの重要性ははるかに低く、放射バリアの主な貢献は優れた気密性の貢献です。要約すると、放射バリア断熱材の主張は、通常、夏の熱伝達を最小限に抑える高温では正当化されますが、これらの主張は従来の冬 (保温) 条件では正当化されません。

バルク絶縁体とは異なり、放射バリアは伝導熱に対する抵抗力が低くなります。反射箔などの材料は熱伝導率が高く、伝導絶縁体としてはあまり機能しません。放射バリアは、放射エネルギーを照射面から反射し、反対側からの放射の放出を減らすという 2 つの方法で熱伝達を遅らせます。

放射バリアなどの他のシステムの性能を定量化する方法についての疑問は、熱伝達を阻止するまったく異なるシステムを持つ製品に R 値または「同等の R 値」を使用することで、建築業界で論争と混乱を引き起こしました。(米国では、連邦政府の R 値規則によって建築材料の R 値の法的定義が確立されています。「同等の R 値」という用語は法的定義がないため、意味がありません。) 現在の基準によると、R 値はバルク断熱材に対して最も確実に示されます。最後に引用した製品はすべて、これらの例です。

放射バリアの性能の計算はより複雑です。適切な放射バリアが設置されていれば、ほとんどの熱の流れは対流によって起こりますが、これは放射バリア自体以外の多くの要因に依存します。放射バリアは、電磁スペクトルの範囲（可視光と紫外線を含む）にわたって高い反射率（および低い放射率）を備えていますが、その熱的利点は主に赤外線範囲での放射率に関係しています。放射率の値^[36]は、放射バリアの適切な測定基準です。限られた用途で熱の増加に抵抗するために使用した場合の有効性は確立されていますが、^[37] R値はそれらを適切に説明しません。

断熱材の R 値の長期的な劣化に関する研究は不足していますが、最近の^{[いつ? ]}研究では、製品の R 値は時間の経過とともに低下する可能性があることが示されています。たとえば、ルース フィル セルロースの圧縮により空隙が生じ、全体的な性能が低下します。これは、最初の設置時に密に詰めることで回避できます。ポリウレタンやポリイソシアヌレートなどの一部のフォーム断熱材は、クロロフルオロカーボン(CFC) やハイドロクロロフルオロカーボン (HFC)などの重質ガスとともに吹き込まれます。ただし、時間の経過とともにこれらのガスはフォームから拡散して空気に置き換わるため、製品の有効 R 値が低下します。水で吹き込まれたり、オープンセルで CFC や HFC が閉じ込められていないため (たとえば、0.5 ポンドの低密度フォーム)、経年変化で大きく変化しないフォームもあります。特定のブランドでは、20 年間のテストで収縮や断熱値の低下は見られませんでした。^{[引用が必要]}

このため、これらの製品の断熱性をどのように評価するかについて論争が巻き起こっている。多くのメーカーは製造時点でのR値を評価するだろうが、批評家はより公平な評価は確定値であるべきだと主張している。^[要出典]フォーム業界は^{[いつ? ]}長期熱抵抗(LTTR)法^[38]を採用した。これは15年間の加重平均に基づいてR値を評価するものである。しかし、LTTRは実質的に8年間のR値しか提供せず、50年から100年の寿命を持つ建物の規模には短い。

米陸軍工兵研究開発センターは、断熱材の長期劣化に関する研究を実施しました。劣化の値は、さまざまな温度と湿度条件にさらされた材料の短期実験室試験から得られました。結果は、吸湿と発泡剤の損失（クローズドセルスプレーポリウレタンフォームの場合）がR値低下の主な原因であることを示しています。グラスファイバーと押し出しポリスチレンは、初期のR値の97％以上を保持しましたが、エアロゲルとクローズドセルポリウレタンはそれぞれ15％と27.5％の減少が見られました。結果は、クローズドセルポリウレタンとエアロゲルブランケットのR値に、時間の経過に伴う指数関数的減衰法則が当てはまることを示唆しています。^[39]

バルク断熱材を最適に機能させるには、気密対策に正しく注意し、蒸気移動メカニズムを考慮することが重要です。空気の浸入により対流熱伝達や結露が発生し、断熱材の性能が低下する可能性があります。

スプレーフォーム断熱材の主な価値の 1 つは、基材に対して直接気密 (場合によっては防水)シールを作成し、空気漏れの望ましくない影響を軽減できることです。空気密封技術などの他の建設技術も、浸入を軽減または排除するために使用されます。

R 値の劣化は、既存の建物のエネルギー効率を定義する際に特に問題となります。特に古い建物や歴史的な建物では、建設前に定義された R 値が実際の値と大きく異なる可能性があります。これはエネルギー効率分析に大きな影響を与えます。したがって、信頼性の高いデータを取得するために、R 値は特定の場所 (現場) での U 値測定によって決定されることがよくあります。これには、サーモグラフィー、複数の温度測定、熱流束法など、それぞれに固有のトレードオフがあるいくつかの方法があります。^[6]

サーモグラフィーは、建物の部屋や建物の断熱品質を評価するために建築分野で使用されています。サーモグラフィー カメラを使用すると、熱橋や不均質な断熱部分を特定できます。ただし、定量的なデータは生成されません。この方法は、U 値または逆 R 値を概算するためにのみ使用できます。

このアプローチは、建物要素の内外における 3 つ以上の温度測定に基づいています。これらの測定を同期させ、いくつかの基本的な仮定を行うことで、熱流束を間接的に計算し、建物要素の U 値を導き出すことができます。信頼性の高い結果を得るには、次の要件を満たす必要があります。

• 室内と屋外の温度差、理想 > 15 K
• 一定の条件
• 太陽放射なし
• 近くの放射熱測定なし

建築要素のR値は、熱流束センサーと2つの温度センサーを組み合わせて使用​​することで決定できます。^[40]建築要素を流れる熱を測定​​し、これを内部温度と外部温度と組み合わせることで、R値を正確に定義できます。ISO 9869規格に従って信頼性の高い結果を得るには、少なくとも5°Cの温度差で少なくとも72時間測定する必要がありますが、より短い測定時間でもR値の信頼性の高い指標が得られます。測定の進行状況は、対応するソフトウェアを介してラップトップで確認でき、取得したデータをさらに計算に使用できます。このような熱流束測定用の測定装置は、FluxTeq、^[41] Ahlborn、greenTEG、Huksefluxなどの企業から提供されています。

熱流束センサーを建物要素の内側または外側の表面に配置すると、建物要素を通過する熱流束の代表値として、熱流束センサーを通過する熱流束を判定できます。熱流束センサーを通過する熱流束は、熱流束センサーを通過する熱流量を熱流束センサーの表面積で割ったものです。温度センサーを建物要素の内側と外側の表面に配置すると、内側の表面温度、外側の表面温度、およびそれらの温度差を判定できます。場合によっては、熱流束センサー自体が温度センサーの 1 つとして機能することもあります。建物要素の R 値は、2 つの温度センサー間の温度差を熱流束センサーを通過する熱流束で割ったものです。数式は次のとおりです。 $${\displaystyle R_{\text{val}}={\frac {\Delta T}{\phi _{q}}}={\frac {T_{o}-T_{i}}{q/A}},}$$

どこ：

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$R値（K ⋅ W ⁻¹ ⋅ m ²）であり、
• ${\displaystyle \phi _{q}}$は熱流束（W ⋅ m ⁻² ）であり、
• ${\displaystyle A}$熱流センサの表面積（m ²）、
• ${\displaystyle q}$は熱流量（W ）であり、
• ${\displaystyle T_{i}}$は内部表面温度（K）、
• ${\displaystyle T_{o}}$は外表面温度（K）、
• ${\displaystyle \Delta T}$内面と外面の温度差（K ）です。

U値はR値の逆数を取ることで計算することもできます。つまり、 $${\displaystyle U_{\text{val}}={\frac {1}{R_{\text{val}}}}.}$$

ここでU値（W⋅m − 2⋅K − ¹ ）^である。 ${\displaystyle U_{\text{val}}}$

導出された R 値と U 値は、熱流束センサーを通過する熱流束が建物要素を通過する熱流束と等しい限り正確です。利用可能なすべてのデータを記録することで、R 値と U 値が内部温度、外部温度、熱流束センサーの位置などの要因にどのように依存するかを調べることができます。すべての熱伝達プロセス (伝導、対流、放射) が測定に寄与する限り、導出された R 値は見かけの R 値を表します。

真空断熱パネルのR 値は最も高く、1 インチあたり約 R-45 (米国単位) です。次に高い R 値はエアロゲル(1 インチあたり約 R-10 ～ R-30) で、これにポリウレタン (PUR) とフェノールフォーム断熱材が 1 インチあたり R-7 で続きます。これに続いて、ポリイソシアヌレート(PIR) が R-5.8、グラファイト含浸発泡ポリスチレンが R-5、発泡ポリスチレン(EPS) が 1 インチあたり R-4 です。ルーズセルロース、グラスファイバー (吹き込みおよびバット入り)、ロックウール (吹き込みおよびバット入り) はすべて、1 インチあたり約 R-2.5 ～ R-4 の R 値を持ちます。

わら俵の断熱性能は、俵の向きにもよりますが、1インチあたり約R-2.38～2.68です。 ^[42]しかし、典型的なわら俵の家は壁が非常に厚いため、断熱性は優れています。雪は1インチあたり約R-1です。レンガは断熱性が非常に低く、1インチあたりわずかR-0.2ですが、熱容量は比較的良好です。

上記の例はすべて、R 値に米国 (SI 以外) の定義を使用していることに注意してください。

世界中で使用されている 断熱材のリスト です。

一般的な R 値は、さまざまな材料や構造に対して、入手可能な数値の平均に基づく近似値として示され、最低値で並べ替えられます。1メートルでの R 値は、 1 メートル (3 フィート 3 インチ) の厚さに標準化された R 値を示し、範囲の 中央値で並べ替えられます。

壁や屋根などの建物全体の熱抵抗を決定する際には、表面の空気膜の断熱効果が他の材料の熱抵抗に加算されます。^[64]

実際には、上記の表面値は建物の床、天井、壁に使用されますが、ガラス板の間などの密閉された空気空洞には正確ではありません。密閉された空気空洞の有効熱抵抗は、放射熱伝達と 2 つの表面間の距離に大きく影響されます。空気空洞を含む有効 R 値を含む窓の R 値の比較については、 断熱ガラスを参照してください。

連邦取引委員会（FTC）は、消費者を欺瞞的かつ誤解を招く広告主張から保護するために、R値に関する主張を規制しています。FTCはR値規則を発行しました。^[67]

この規則の主な目的は、住宅断熱材市場が消費者にこの重要な購入前情報を確実に提供することです。この情報により、消費者は相対的な断熱効率を比較し、最も効率が高くエネルギー節約の可能性がある製品を選択し、費用対効果の高い購入を行い、断熱効果と主張されているエネルギー節約の実現を制限する主な変数を考慮する機会が得られます。

この規則は、住宅断熱材製品の特定の R 値情報を特定の広告および販売時点で開示することを義務付けています。広告の R 値開示要件の目的は、断熱値に関係する特定の主張によって消費者が誤解されるのを防ぐことです。取引時点で、一部の消費者は断熱材パッケージのラベルから必要な R 値情報を得ることができます。ただし、証拠によると、パッケージは購入前に検査できないことが多いため、多くの場合、ラベル情報は消費者に提供されません。その結果、この規則では、消費者が購入する前に検査できるようにファクトシートを提供することを義務付けています。

R値ルールは次のように規定している: ^[68]

• InspectApediaの断熱R値表には、元のソースの引用が含まれています。
• 関連する熱伝達と抵抗の用語の計算、意味、相互関係に関する情報
• アメリカの建築材料のR値表
• R値の操作
• 断熱R値の説明
• R値の理解